機(jī)組定子鐵芯現(xiàn)場(chǎng)組裝技術(shù)在桐柏電站的應(yīng)用

顏廣文，范文捷，樊衛(wèi)彬

（華東桐柏抽水蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 天臺(tái) 317200）

機(jī)組定子鐵芯現(xiàn)場(chǎng)組裝技術(shù)在桐柏電站的應(yīng)用

顏廣文，范文捷，樊衛(wèi)彬

（華東桐柏抽水蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 天臺(tái) 317200）

經(jīng)計(jì)算，桐柏蓄能電站鐵芯疊裝后內(nèi)徑6 500mm，鐵芯總高度2 630mm，疊裝后的定子總重為280.6 t，考慮實(shí)際因素，利用整體運(yùn)輸，故采用定子機(jī)架分三瓣分體運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)與定子鐵芯一起在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行疊裝的辦法。本文主要介紹桐柏抽水蓄能電站發(fā)電機(jī)定子安裝的技術(shù)要求及安裝工藝，提出了定子安裝過(guò)程中的工藝難點(diǎn)重點(diǎn)，為其他電站定子現(xiàn)場(chǎng)組裝提供經(jīng)驗(yàn)。

抽水蓄能；大型機(jī)組；定子；現(xiàn)場(chǎng)疊裝

1　引言

桐柏抽水蓄能電站是一座日調(diào)節(jié)純抽水蓄能電站，在電網(wǎng)中承擔(dān)調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相以及事故備用等任務(wù)，定子組裝尤其是定子鐵芯疊裝質(zhì)量的好壞，將直接影響到機(jī)組的出力和溫升。因此，在疊裝施工過(guò)程中，對(duì)定子鐵芯疊裝的工藝流程及質(zhì)量控制有很高的要求。

2　工藝過(guò)程

2.1定子安裝程序（見(jiàn)圖1）

2.2定子機(jī)架組合、測(cè)量中心柱安裝調(diào)整與安裝要點(diǎn)

（1）定子機(jī)架組合：用3m平尺檢查3瓣定子機(jī)架組合面的彎曲、扭曲等變形情況；安裝定子組合縫墊片，將組合墊片與機(jī)架組合面的一邊進(jìn)行點(diǎn)焊固定,打磨焊縫使其不高于墊片；安裝定子分瓣吊裝專用吊具，翻身后直接吊放至安裝間定子基礎(chǔ)板上進(jìn)行組合，待三瓣定子機(jī)架合攏后，安裝組合縫錐銷（40mm）將其定位（每個(gè)組合縫7個(gè)），安裝組合螺栓（M36mm，每個(gè)組合縫32個(gè)），組合螺栓的擰緊力矩為1100N·m；機(jī)座與定子基礎(chǔ)合縫間隙＜0.05mm，局部1/3深度內(nèi)不大于0.1mm，機(jī)座合縫間隙：≤0.10mm，螺栓周圍≤0.05mm；組合的定子機(jī)架符合要求后將固定在9個(gè)支墩上（吊起高度應(yīng)高于定子組合支墩上表面50mm），然后調(diào)整定子水平度（利用在支墩與定子機(jī)腿間加墊片方法調(diào)整）。測(cè)量方法：從上機(jī)架基礎(chǔ)板吊鋼卷尺，在底部利用水準(zhǔn)儀測(cè)量；待水平度調(diào)整合格后，將定子支墩基礎(chǔ)板點(diǎn)焊；焊接定子機(jī)腿的組合縫（定子基座如圖2所示）。

（2）安裝測(cè)量中心柱（簡(jiǎn)稱中心柱）：中心柱的三根基礎(chǔ)支墩，安裝中心柱，利用中心柱的水平、垂直調(diào)整螺栓調(diào)整中心柱的垂直度，中心柱的垂直度要求0.02mm/m即全長(zhǎng)2 900mm范圍內(nèi)垂直度偏差0.058mm；在地面打膨脹螺栓和安裝壓板將三根基礎(chǔ)支墩固定；利用中心柱及內(nèi)徑千分尺測(cè)量定子環(huán)板半徑，根據(jù)測(cè)量結(jié)果確定定子中心，中心找正后復(fù)測(cè)、調(diào)整中心柱垂直度(0.02mm/m)，并在機(jī)架環(huán)板上做中心柱定位標(biāo)記點(diǎn)，記錄數(shù)值。檢查各齒壓板的整體齒面不平度，若其不平度大于0.5mm/m則需打磨至合格。向及周向利用2把磁性水平尺），垂直度調(diào)好后將定位筋托板與定位筋點(diǎn)焊（2.5mm焊條點(diǎn)焊三面），要求托板與機(jī)架環(huán)板上面基礎(chǔ)板接觸良好（托板的數(shù)量共計(jì)300塊，每根定位筋上6塊），拆下定位筋（定位筋與機(jī)架應(yīng)環(huán)板上的位置打鋼字碼進(jìn)行標(biāo)記，順序從下游側(cè)開(kāi)始按照順時(shí)針?lè)较?到50依次標(biāo)記），焊接托板與定位筋角焊縫，每道焊縫的焊接層數(shù)需焊接兩道（除托板底部與定位筋的焊角高度3mm焊接一道外），之后進(jìn)行焊縫的100%的PT檢查。

（3）底部鐵片試疊：試疊厚度約10mm，即20層

2.3定子鐵芯試疊及定位筋安裝工序與要點(diǎn)

（1）安裝定子鐵芯下齒壓板（25塊）：齒壓板上平面至定子下環(huán)板底面的距離約為15mm（距離可調(diào)整，齒壓板的實(shí)際高度根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的定子機(jī)架上下環(huán)板的高度計(jì)算后確定），利用齒壓板前后調(diào)整螺栓調(diào)整整圈齒壓板水平度，每塊齒壓板測(cè)量4點(diǎn)A、B、C、D，水平度偏差1mm/m，最大允許偏差1.5mm，相臨齒壓板間的水平度偏差不應(yīng)大于0.3mm，齒壓板的內(nèi)側(cè)壓指應(yīng)比外側(cè)高（0.5～1）mm；在齒壓板下安裝定子疊片可調(diào)支撐管。

（2）預(yù)裝定位筋：定位筋的下端距離下環(huán)板底面15mm，距齒壓板約30mm，可在齒壓板上加30mm的墊塊作為定位筋臨時(shí)支撐，調(diào)整定位筋的垂直度（徑鐵片；鐵片疊裝的第二層與前一層順時(shí)針錯(cuò)開(kāi)3.6°，即1/4張鐵片，每一層與前一層依次錯(cuò)開(kāi)（以后疊片的方法同樣）；10mm鐵片疊裝完畢后對(duì)該部分鐵片整形，利用廠家的專用工具（分瓣銷、定位銷、槽樣棒等）調(diào)整鐵片上的壓緊螺栓孔及線槽，使其同心，然后測(cè)量調(diào)整其半徑，=3 182.5±0.20mm，調(diào)整完畢利用C形夾與齒壓板壓指夾緊固定，插入定位銷（如圖4）。

定位筋托板焊接完畢按照編號(hào)進(jìn)行回裝并臨時(shí)固定，在底部鴿尾筋的鴿尾兩側(cè)與底部試疊片間塞入0.5+0.24=0.74mm的墊片將其定位（理論是0.5mm墊片，如圖3），使定位筋內(nèi)端面與試疊片的鴿尾槽接觸，調(diào)整定位筋底部的半徑=3722.3+（0.20～-0.15）mm；（調(diào)整前松開(kāi)該區(qū)域的C形夾）及定位筋垂直度，調(diào)整完畢用C形夾將鐵片與下齒壓板夾緊固定。頂部鐵片試疊：首先安裝頂部鐵片試疊托架，安裝托臂20mm×80mm×800mm膠木板共計(jì)25根，調(diào)整其水平度，合格后用C形夾與上環(huán)板夾緊（也可采取用千斤頂固定）（如圖4）；布置試疊托板15mm× 50mm×1 060mm膠木板共計(jì)50根，按照?qǐng)D紙要求平放在托臂上，頂部鐵片的整形方法和下部相同。調(diào)整上下試疊鐵片的同心度，在四個(gè)方向上吊線錘測(cè)量、調(diào)整上下鐵片的同心。上下試疊鐵片調(diào)整完畢，再次調(diào)整定位筋的半徑=3722.3+（0.20～-0.15）mm，合格后將上下部的定位筋托板與環(huán)板點(diǎn)焊（2.5mm焊條點(diǎn)焊托板兩側(cè)面，需兩焊工同時(shí)點(diǎn)焊）。

（4）調(diào)整定位筋中間部分4層環(huán)板處的直線度及半徑并與環(huán)板點(diǎn)焊：直線度測(cè)量利用專用平尺與上下環(huán)板位置的定位筋側(cè)面靠緊，用0.2mm的塞尺檢查不能塞入，利用專用弦距調(diào)整工具和千斤頂進(jìn)行調(diào)整；用內(nèi)徑千分尺檢查其半徑=3722.3+（0.20～-0.15）mm，待徑向及周向垂直度調(diào)整完畢，將定位筋托板與環(huán)板點(diǎn)焊（如果間隙超過(guò)0.5mm應(yīng)加墊片充實(shí)后點(diǎn)焊）；最后再統(tǒng)一測(cè)量、調(diào)整50根定位筋上下6個(gè)環(huán)板位置的半徑及切向彎曲，合格后將定位筋托板與環(huán)板按照?qǐng)D紙要求滿焊。焊接要求每塊托板的兩側(cè)面焊縫由兩名焊工對(duì)稱焊接，并在整個(gè)圓周方向?qū)ΨQ，待兩側(cè)面的所有焊縫焊接完畢再焊接定位筋托板背面的焊縫，焊縫全部焊接結(jié)束清理焊縫藥皮及飛濺，進(jìn)行焊縫的100%的PT檢查，檢查完畢按要求刷漆。

定位筋焊接結(jié)束后，進(jìn)行檢查焊接后的定位筋內(nèi)徑為3 722.7+（0.2～-0.3）mm；利用弦距樣板（弦距樣板的尺寸比鐵片鴿尾弦距長(zhǎng)1.3±0.2mm）檢查每?jī)筛ㄎ唤钪g的弦距，樣板從上到下應(yīng)能靈活通過(guò)，對(duì)達(dá)不到要求的位置進(jìn)行標(biāo)記并記錄數(shù)值。處理不合格點(diǎn)：根據(jù)測(cè)量數(shù)值，對(duì)于半徑小的點(diǎn)進(jìn)行打磨，對(duì)于半徑大的點(diǎn)進(jìn)行粘貼鋼墊片；弦距樣板不能通過(guò)的點(diǎn)，進(jìn)行打磨處理。

安裝12根RTD測(cè)溫線套管（定子疊片后無(wú)法安裝）；安裝、焊接上下?lián)躏L(fēng)片（擋風(fēng)片與鐵芯片間距要求為0.5～1mm）及小塞塊（擋風(fēng)片2mm厚，上下各50片；小塞塊200塊）。

所有焊接工作結(jié)束，清掃定子機(jī)架、清理焊道進(jìn)行噴漆；待油漆干燥后定子可進(jìn)入正式疊片階段。正式疊裝前需再次檢查下齒壓板整體的中心及水平度。

2.4定子鐵芯正式疊裝工序與難點(diǎn)

（1）定子鐵芯按照高度可劃分為56段：以每一層通風(fēng)槽片為界（通風(fēng)槽片共計(jì)1 375片，每層25片，共計(jì)55層），從底部臺(tái)階段鐵芯至頂部臺(tái)階段鐵芯依次劃分為第1段、第2段…第56段；第1段和第56段臺(tái)階段的鐵芯高度為50mm，第2、3、4、5、52、53、54、55層的鐵芯高度為45mm，其余各層的高度均為40mm，通風(fēng)槽共計(jì)55層，每層高度均為6mm；第28段與第29段鐵芯之間的通風(fēng)槽片中心為定子的高程中心。

首先疊裝鐵芯第1層的臺(tái)階段，每個(gè)臺(tái)階段的半徑及疊裝厚度如表1：

首先疊裝第一層鐵片（25張），第二層鐵片的疊裝與第一層交疊（從起始位置順時(shí)針旋轉(zhuǎn)3.6°，即1/4張鐵片），依次類推，第三層、第四層…依次交疊；要求第一個(gè)臺(tái)階段的6.95mm鐵片用膠水粘合，應(yīng)保證粘合后膠水不流入螺栓孔、線槽內(nèi)；按照每個(gè)階段的鐵芯厚度依次疊裝7個(gè)臺(tái)階段鐵片，即第1段鐵芯。

鐵芯的疊裝。厚度每疊15mm（可根據(jù)實(shí)際情況定）左右利用分瓣銷整形一次，調(diào)整上下各鐵片錯(cuò)位，調(diào)整完畢后在線槽內(nèi)側(cè)插入槽棒定位，要求每張鐵片范圍內(nèi)至少用2根槽棒定位。繼續(xù)疊裝鐵片直到第七個(gè)臺(tái)階。鐵片疊裝過(guò)程中鐵芯高度的補(bǔ)償根據(jù)實(shí)際情況確定。然后安放上齒壓板使鐵片壓緊并保持至少6 h。

第1段疊裝完畢，安裝通風(fēng)槽片，并線槽下部打入200mm長(zhǎng)的成對(duì)的楔鍵，之后繼續(xù)疊裝第2段鐵片，再安裝通風(fēng)槽片，依次疊裝至第56段。第56段的疊裝，其臺(tái)階段鐵片安裝與第1段相反，由長(zhǎng)至短，疊完后亦要安放齒壓板壓緊6 h以上。

在第1段至第56段的疊片過(guò)程中，應(yīng)在第2、5、9、13、17、21、25、29、33、37、41、45、49、53、55段測(cè)量、調(diào)整其半徑，半徑允許偏差為（3 182.5±0.41）mm（鐵芯內(nèi)側(cè)至中心柱），測(cè)點(diǎn)方向應(yīng)在每根定位筋的徑向位置，記錄每一點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)；另外，在疊片過(guò)程中的各階段，利用22.4mm線槽整形棒檢查各線槽應(yīng)能靈活通過(guò)（第1段～第8段，第9段～第16段，第17段～第24段，第25段～第32段，第33段～第40段，第41段～第48段，第49段～第56段）。

另外，在疊片到RTD測(cè)溫計(jì)的位置，需注意RTD的特殊鐵片應(yīng)與出線套管相對(duì)應(yīng)，并安裝12只測(cè)溫裝置及出線，安裝完畢將該槽與測(cè)溫裝置灌注絕緣膠（具體材料由廠家提供），灌注完畢用刀割除突出鐵片的部分。

鐵芯疊裝過(guò)程中的壓緊及數(shù)據(jù)測(cè)量，鐵芯的整個(gè)疊裝過(guò)程壓緊分為7個(gè)階段（見(jiàn)表2）：

（2）鐵芯的壓緊利用液壓拉伸裝置進(jìn)行，臨時(shí)拉伸螺栓分為兩種：第一種長(zhǎng)度為1 950mm，數(shù)量100只，應(yīng)用于第一、二、三階段鐵芯的壓緊；第二種長(zhǎng)度為3 150mm，數(shù)量100只，應(yīng)用于第四、五、六階段的鐵芯壓緊；最終的壓緊利用永久螺栓并安裝上齒壓板，齒壓板為25塊，拉伸螺栓數(shù)量為100只；每個(gè)階段的拉伸壓力均為160 bar。

在每一次壓緊過(guò)程中需測(cè)量每一層鐵芯段的高度和每一層至第一層（下齒壓板）的高度，每一層的高度允許偏差±1mm；除第55、56層距鐵芯的下端（下齒壓板）的高度允許偏差為（+3～-1）mm外，其余每層至鐵芯的下端（下齒壓板）的高度允許偏差為±3mm。疊片過(guò)程中的加墊片（0.5mm紙墊片）補(bǔ)償情況根據(jù)緊壓后測(cè)量結(jié)果決定。

（3）鐵芯的最終壓緊：緊壓裝置僅安裝3/4，即75個(gè)，每隔1只螺栓安裝3個(gè)拉伸頭；螺栓拉伸僅測(cè)量25只（2號(hào)、6號(hào)、10號(hào)、14號(hào)、18號(hào)、22號(hào)、26號(hào)、30號(hào)、34號(hào)、38號(hào)、42號(hào)、46號(hào)、50號(hào)、54號(hào)、58號(hào)、62號(hào)、66號(hào)、70號(hào)、74號(hào)、78號(hào)、82號(hào)、86號(hào)、90號(hào)、94號(hào)、98號(hào)），測(cè)量其原始長(zhǎng)度、拉伸后長(zhǎng)度，螺栓長(zhǎng)度的測(cè)量利用專用測(cè)量工具測(cè)量，螺栓拉伸油壓為160 bar，螺栓的額定拉伸長(zhǎng)度4.762mm，拉伸長(zhǎng)度允許偏差：上限5.0mm；下限4.525mm。最后鐵芯磁化試驗(yàn)結(jié)束，還需對(duì)定子鐵芯做最終的緊壓，并測(cè)量最終的螺栓拉伸長(zhǎng)度。發(fā)電機(jī)組定子鐵芯采用現(xiàn)場(chǎng)組裝液壓壓緊螺栓拉伸的方法，能解決今后由于機(jī)械振動(dòng)、溫度變化以及電磁的綜合作用等所引起的鐵芯松動(dòng)問(wèn)題。

2.5定子鐵芯疊裝壓緊結(jié)束后檢查

檢查300個(gè)線槽，每個(gè)線槽從第1層至第56層，線槽內(nèi)疊裝過(guò)程中的層間補(bǔ)償片不允許進(jìn)入線槽內(nèi)。利用線槽樣棒檢查300個(gè)線槽（如圖5），每個(gè)線槽從第1層至第56層應(yīng)均能通過(guò)。測(cè)量定子鐵芯的最終半徑：測(cè)量位置高度方向在第2、5、9、13、17、21、25、29、33、37、41、45、49、53、55段鐵芯處；每層的整個(gè)圓周方向測(cè)量50個(gè)點(diǎn)，并做記錄。定子鐵芯的全面清掃、檢查，為磁化試驗(yàn)做準(zhǔn)備。定子鐵芯齒端刷漆防銹。

3　結(jié)束語(yǔ)

發(fā)電機(jī)的安裝是一項(xiàng)非常精密、細(xì)致的工作，必須從前期的準(zhǔn)備、施工過(guò)程、工藝等各方面考慮充分和周全，做到精益求精，發(fā)電機(jī)定子的組裝質(zhì)量更是決定機(jī)組整體質(zhì)量的重中之重，如果組裝工藝、精度達(dá)不到要求，出現(xiàn)質(zhì)量缺陷，會(huì)直接影響機(jī)組出力和穩(wěn)定性。桐柏公司自2005年投產(chǎn)，未發(fā)生定子鐵芯事故，故本文介紹的工序與工藝是有效可靠的。

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顏廣文（1980-），男，水輪發(fā)電機(jī)技師，從事水輪發(fā)電機(jī)的設(shè)備檢修維護(hù)工作。

TM303.3

B

1672-5387（2015）11-0036-04

10.13599/j.cnki.11-5130.2015.11.013

2015-07-31